陜西關中地區獼猴桃園小氣候特征分析及高溫熱害指標研究

李艷莉，郭 新，符 昱，張 勇

(陜西省農業遙感與經濟作物氣象服務中心，西安 710014)

截止2019年，陜西獼猴桃種植面積達5.85萬hm2，產量達107.24萬t，平均每667 m2經營收益4 934.07元[1]，獼猴桃產業已經成為秦巴山區和秦嶺北麓農民脫貧致富的主導產業，是繼蘋果之后陜西水果的第二張名片[2-3]。關中地區作為獼猴桃優生區和集中栽培區，種植面積已占全省種植面積的70%，且種植規模仍在進一步擴展[4]。而關中地區夏季階段性高溫多發，高溫強度大、持續時間長，且常伴有伏旱天氣，易引發果樹高溫熱害，對獼猴桃產量、品質等造成一定影響。目前已有文獻中有關獼猴桃高溫熱害的氣象指標較為粗泛，一般僅以高溫強度單要素作為大致的指標分級依據，且無品種區分[5-9]。為探索獼猴桃精細化高溫熱害指標，本研究主要采用小氣候定點觀測、果樹生理特征觀測等，分析果園小氣候的變化特征、不同高溫強度和高溫持續時間對不同品種果樹產生的差異化影響，并構建園內高溫推算模型，為有效利用氣象資源、科學防災減災以及氣象影響評估等服務工作的深入開展，提高陜西獼猴桃氣象服務的針對性和有效性，指導政府決策和果業生產提供科學依據。

1 試驗區域和資料方法

1.1 試驗區域

試驗區位于陜西省眉縣、周至縣，該區域獼猴桃種植面積占全省種植面積的62.7%，是陜西省主要的獼猴桃種植區，榮獲“中國獼猴桃之鄉”稱號，在種植分布上具有較強的代表性。該區南依秦嶺，北跨渭河，屬暖溫帶大陸性季風氣候，四季分明、雨熱同季、日照充足、土層深厚肥沃。眉縣多年(1981—2010年)平均氣溫12.8 ℃，無霜期213 d，年平均降水量581.6 mm；周至多年平均氣溫14.1 ℃，無霜期234 d，年平均降水量617.6 mm。氣象條件符合獼猴桃氣候適宜性區劃指標，屬于優生區之一[10]。

確定寶雞市眉縣環球園藝公司和西安市周至縣九峰佰瑞獼猴桃研究院2個農業園區為試驗點，其中以眉縣環球園藝試驗點為主，并在該園安裝三要素小氣候站，以更好地開展獼猴桃小氣候、果樹生態觀測以及指標修訂人工試驗研究；周至九峰試驗點為輔助觀測點，主要進行獼猴桃生態觀測。觀測品種有徐香、華優2種，樣本數共計40株，其中眉縣徐香20株、華優10株，5 a樹齡，株行距3 m×4 m，大棚架結構；周至縣徐香10株，株行距3 m×4 m，8 a樹齡，T型架結構。

1.2 觀測資料

2015年3月，在眉縣環球園藝獼猴桃科技示范園內建立區域小氣候站，設備采用北京雨根科技有限公司生產的RR-9130三要素移動氣象觀測儀，觀測要素包括空氣溫度、空氣濕度、光合有效輻射，距地高度為1.5 m，觀測數據每10 min上傳1 次，并自動存入數據庫，本研究主要選用空氣溫度要素。從數據庫中獲取2015年7月1日—8月31日每日每小時數據，求取氣溫數據每小時6個數據中的最大值，作為果園小氣候小時最高氣溫。園外對照站為眉縣氣象站，兩站直線距離14.7 km；輔助點為周至九峰鎮獼猴桃研究所園區，園外對照站為周至氣象站；園外對照站氣象數據均來源于陜西省氣象信息中心。

獼猴桃高溫熱害觀測內容：7月21日—8月2日階段性高溫出現時段在眉縣、周至兩處試驗點開展為期13 d的獼猴桃高溫熱害觀測，其中以眉縣為主，周至進行輔助觀測。每日11時、14時和17時共3個時次，除觀測試驗點果園整點小氣候狀況外，同時觀測果樹熱害發生時葉片、果實等表征特點，并按觀測標準計算各級熱害受害比例(表1)。

表1 關中地區獼猴桃高溫熱害分級特征

1.3 研究方法

以2015年7月1日—8月30日的眉縣果園內、外逐時氣溫監測資料為基礎，統計分析日內不同時次園內、外氣溫變化特征，以及園內、外氣溫差異性變化；同時運用回歸分析法，構建基于園外的園內最高氣溫推算模型，并用2015年8月1—30日觀測數據對模型進行檢驗。

受不同強度高溫脅迫，獼猴桃品種、植株部位間存在差異化反應。通過7月21—8月2日對眉縣、周至試驗點果園小氣候、獼猴桃生理變化觀測，研究分析徐香、華優獼猴桃品種果實、葉片高溫熱害發生特征，并以此確定其不同等級高溫熱害指標。

2 結果與分析

2.1 果園內外氣溫日變化特征

果園氣溫受太陽輻射影響明顯，眉縣7—8月果園白天氣溫呈單峰型變化(圖1)， 06—07時為最低，隨著太陽輻射增強，氣溫以1.27 ℃/h速率升溫，至15時達到最高值，隨后緩慢下降，平均日較差11.4 ℃。園外氣溫變化趨勢與園內基本一致，高、低溫出現時段一致，11—13時果園內、外溫度曲線基本重合。其余時段園外較園內偏高0.1～1.3 ℃，平均偏高0.5 ℃，以22—07時偏高顯著，大部偏高1 ℃以上。

圖1 眉縣獼猴桃生長旺盛期(7—8月)果園氣溫日變化

2.2 園內最高氣溫推算和檢驗

受小氣候觀測數據質量影響，選取2015年7月1—31日眉縣果園小氣候逐時氣溫資料為建模參數，構建基于園外日最高氣溫的園內日最高氣溫線性預測回歸模型，回歸方程決定系數(R2)為0.859，通過0.001顯著性檢驗。

Y=0.859x+4.201，

(1)

公式(1)中：Y為果園日最高氣溫預測(℃)；X為當地氣象站日最高氣溫(℃)。由于夏季日最高氣溫多出現在14—16時，此模型預測的園內日最高氣溫也以此時段為主。

同時利用2015年8月1—30日試驗點小氣候數據進行回代檢驗，平均絕對誤差為1.04 ℃，誤差≤±2 ℃的樣本占比為90%，誤差≤±1 ℃的樣本占60%(表2)。預測模型基本滿足業務需求，對于開展精細化果樹高溫熱害防災減災服務有一定參考意義。

2.3 獼猴桃高溫熱害分析

2.3.1 果實高溫熱害分析 ①徐香 當33 ℃≤日最高氣溫(Tg)<35 ℃出現并持續5 d，或35 ℃≤Tg<38 ℃高溫持續2 d，果實出現輕度灼傷；35≤Tg<38 ℃高溫持續4 d，果實出現中度灼傷；35 ℃≤Tg<38 ℃高溫持續6 d，或Tg≥38 ℃持續2 d，果實出現重度灼傷(圖2)。②華優 由于華優品種較徐香耐熱性強，且多為套袋果，果袋良好的遮陰性大大緩解了陽光直射和高溫對果實的不利影響，觀測實驗階段持續高溫天氣過程未對華優套袋果實產生影響。

表2 果園內最高氣溫預測誤差檢驗

圖2 2015年7月21—8月2日眉縣徐香獼猴桃果實高溫熱害發生情況

2.3.2 葉片熱害分析 ①徐香 當33 ℃≤Tg<35 ℃出現并持續3 d，20%左右葉片出現卷曲；33 ℃≤Tg<35 ℃高溫持續5 d，或35 ℃≤Tg<38 ℃高溫持續2 d，50%左右葉片出現卷曲；35 ℃≤Tg<38 ℃高溫持續4 d，90%以上葉片出現卷曲(圖3)。②華優 35 ℃≤Tg<38 ℃高溫持續4 d，40%左右葉片出現卷曲；Tg≥38 ℃持續2 d，60%以上葉片出現卷曲(圖3)。

在7月21—8月2日階段性高溫天氣過程中，徐香、華優獼猴桃葉片熱害的表現僅為輕度熱害和葉片不同卷曲程度的差異，未出現葉片邊緣失綠發黃甚至干枯脫落等更嚴重熱害現象。另外，因試驗園區采取正常生產管理，實驗數據受人工干擾影響較大，眉縣華優、徐香果園分別在7月29日、8月1日采取了灌溉措施以緩解高溫干旱影響，葉片熱害百分率隨之下降明顯。

2.3.3 不同品種及樹齡間的耐熱差異 ①品種差異 由于華優葉片蠟質層厚，且多為套袋果。因此，無論是葉片還是果實，華優均較徐香有更強的耐熱性。整個觀測過程中，華優果實未出現日灼現象，葉片輕度熱害發生率也較徐香偏低20%～30%。②樹齡差異 周至徐香獼猴桃樹齡為8 a，眉縣華優、徐香樹齡均為5 a。周至徐香獼猴桃架面遮蔽度較高，樹體抗逆性也較強。整個觀測過程中，周至徐香未出現果實日灼現象，且葉片輕度熱害明顯少于眉縣獼猴桃，發生率不超過10%，較眉縣偏低60%～80%。

圖3 2015年7月21—8月2日眉縣、周至獼猴桃葉片高溫熱害發生情況

3 結論與討論

(1)7—8月果園氣溫呈單峰型變化，日出前06—07時最低，午后15時達到極高值，平均日較差11.4 ℃；園內外變化趨勢基本一致，大部時段園外較園內偏高0.1～1.3 ℃。

(2)果園最高氣溫與園外最高氣溫存在顯著的正相關性，構建的基于園外逐日最高氣溫的園內高溫線性預測回歸模型，平均絕對誤差為1.04 ℃，基本滿足精細化農業氣象服務需求。

(3)獼猴桃果樹高溫熱害與高溫強度和持續時間均有較高的相關性，不同樹齡、品種間果樹耐熱性存在一定差異。當氣溫高于33 ℃并持續3 d以上，徐香葉片、果面即出現不同程度的熱害癥狀，而華優較徐香具有更強的耐熱性，整個觀測過程中未出現果面灼傷，葉片熱害發生率也較徐香偏低20%～30%。

(4)鑒于實驗條件以及技術水平等限制，獼猴桃熱害氣象指標分析僅考慮了高溫的強度和持續時間，未能充分考慮如濕度、日照強度、風速等更多的氣象因子，指標的適用性在其它區域的生產實踐中應給予注意，這也是該項研究后期的努力方向。